مجرة نادرة بها ثلاثة ثقوب سوداء تقود علماء الفلك إلى أضخم الأجسام في الكون
تُلمح الثقوب السوداء الهائلة من حين لآخر فقط في قلوب مجموعات المجرات الضخمة ، وهي من أكبر الأشياء وأكثرها مراوغة في الكون. هذه الثقوب السوداء العملاقة لها كتل تتجاوز 10 مليارات شمس ، مما يجعلها أكثر وحشية بكثير من الثقوب السوداء الهائلة الموجودة في مراكز المجرات مثل مجرة درب التبانة ، وقد أثار حجمها الهائل حيرة علماء الفلك لفترة طويلة.
الآن ، ربما اكتشف الباحثون الذين يدرسون اندماج مجرة نادر مع ثلاثة ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مركزها أخيرًا أصول هذه الوحوش الكونية.
باستخدام محاكاة كونية عالية الدقة تسمى ASTRID ، صمم الفريق نموذجًا لولادة ثقب أسود فائق الكتلة بعد اندماج المجرات الثلاث في محاكاة الكون. احتوت كل من هذه المجرات على الكوازار الخاص بها ، وهو ثقب أسود فائق الكتلة يتغذى على الغاز ويطلق نوبات إشعاع هائلة يمكنها أن تتفوق على كل النجوم في مجراتها المضيفة مجتمعة.
متعلق ب: العثور على ثقب أسود هارب بحجم 20 مليون شمس مسرعة عبر الفضاء خلفه وراءه نجوم حديثة الولادة
عندما اجتمعت الكوازارات الثلاثية ، شكلوا ثقبًا أسودًا أكثر ضخامة بينما أطلقوا في نفس الوقت نوبة تغذية سمحت للكائن المدمج بالوصول إلى حالة فائقة الكتلة.
“لقد وجدنا نظامًا نادرًا جدًا يحتوي على كوازار ثلاثي في عصر الظهيرة الكونية – منذ حوالي 11 مليار سنة عندما وصلت المجرات والثقوب السوداء فائقة الكتلة إلى ذروة نشاطها” ، كما قال مؤلف الدراسة الرئيسي يويينج ني (يفتح في علامة تبويب جديدة)قال زميل ما بعد الدكتوراه في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، لـ Live Science عبر البريد الإلكتروني. “يتكون النظام من ثلاثة كوازارات ساطعة مدعومة بالثقوب السوداء الهائلة ، كل منها يقيم في مجرات ضخمة تبلغ كتلتها حوالي 10 أضعاف كتلة مجرتنا درب التبانة.”
أظهرت محاكاة الفريق أن الكوازارات الثلاثية قد اندمجت على مدار 150 مليون سنة وشكلت أكبر ثقب أسود في المحاكاة بأكملها ، بكتلة تزيد عن 300 مليار ضعف كتلة الشمس – أو أكثر من كل نجم في مجرة درب التبانة. مجتمعة ، وفقا لني.
وقال ني “هذا يشير إلى قناة تشكيل محتملة لهذه الثقوب السوداء فائقة الكتلة من خلال أحداث الاندماج الشديدة للعديد من الثقوب السوداء الهائلة”.
قد تفسر ندرة أنظمة الكوازارات الثلاثية سبب كون الثقوب السوداء فائقة الكتلة في الكون أمرًا بعيد المنال.
وأوضح ني أنه “على الرغم من أننا نتوقع عمومًا أن تستضيف أنظمة أكثر ضخامة عددًا أكبر من الثقوب السوداء الضخمة ، إلا أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة بعيدة المنال ، لأن نمو الثقب الأسود هو عملية ذاتية التنظيم تمامًا”. “في نظام / مجرة معزولة ، عندما ينمو الثقب الأسود بشكل كبير بدرجة كافية ، فإنه سيرسب ردود فعل قوية على محيطه ويحد من نفسه من المزيد من النمو السريع.”
بعبارة أخرى ، يتوقع علماء الفلك أن تكوين ثقب أسود فائق الكتلة بكتلة حتى في الطرف السفلي من الطيف (حوالي 10 مليارات ضعف كتلة الشمس) لن يحدث إلا في سيناريوهات نادرة جدًا ومتطرفة. في هذه الحالة ، يأتي ذلك في شكل عمليات اندماج متكررة لثلاث مجرات ضخمة جدًا.
كعمل متابعة ، يعتزم الفريق إجراء تحليل إحصائي لأنظمة الكوازارات المتعددة في محاكاة ASTRID لدراسة خصائص المجرات المضيفة ، وإجراء ملاحظات وهمية ، وتتبع كيفية تطور الثقب الأسود فائق الكتلة والمجرة المضيفة مع تطور عائدات المحاكاة.
نُشر البحث في 30 نوفمبر 2022 في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية (يفتح في علامة تبويب جديدة).
